一種智能電網(wǎng)中具有隱私保護(hù)的實(shí)時(shí)電量收集方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種智能電網(wǎng)中具有隱私保護(hù)的實(shí)時(shí)電量收集方法，包括步驟：1.系統(tǒng)初始化；2.用戶入網(wǎng)前注冊(cè)；3.本地聚合器為智能電表頒發(fā)入網(wǎng)許可證書(shū)；4.智能電表獲得一個(gè)安全參數(shù)；5.樓宇網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)入網(wǎng)許可證書(shū)；6.智能電表將用戶的用電數(shù)據(jù)進(jìn)行盲化；7.樓宇網(wǎng)關(guān)對(duì)盲化后的消息進(jìn)行簽名并將簽名結(jié)果發(fā)給本地聚合器；8.本地聚合器對(duì)簽名后的消息去盲化，恢復(fù)用戶用電數(shù)據(jù)、用戶用電數(shù)據(jù)的簽名值和簽名參數(shù)，并驗(yàn)證用戶用電數(shù)據(jù)的簽名值的合法性。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在實(shí)時(shí)用電數(shù)據(jù)收集過(guò)程中，保護(hù)用戶隱私，同時(shí)能夠查找出惡意的用電數(shù)據(jù)來(lái)源，很好^地提高了電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
【專利說(shuō)明】-種智能電網(wǎng)中具有隱私保護(hù)的實(shí)時(shí)電量收集方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信【技術(shù)領(lǐng)域】，更進(jìn)一步涉及智能電網(wǎng)信息安全【技術(shù)領(lǐng)域】中的一種智 能電網(wǎng)中具有隱私保護(hù)的實(shí)時(shí)電量收集方法。本發(fā)明可用于智能電網(wǎng)中統(tǒng)計(jì)用戶實(shí)時(shí)用電 信息時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)樓宇網(wǎng)關(guān)的匿名性，從而保護(hù)用戶身份及用電量情況的隱私。

【背景技術(shù)】
[0002] 智能電網(wǎng)是電網(wǎng)的智能化，其中包括了具備更為準(zhǔn)確的電表傳感測(cè)量技術(shù)以及更 加靈活的計(jì)費(fèi)方式。智能電網(wǎng)中電力資源將會(huì)被重新整合、優(yōu)化分配，這將極大地提高了能 源的利用率。智能電網(wǎng)通過(guò)智能電網(wǎng)使用戶與電網(wǎng)公司間形成即時(shí)連接的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)雙向、 高速的數(shù)據(jù)傳輸和信息控制，達(dá)到實(shí)時(shí)的參數(shù)采樣。而頻繁數(shù)據(jù)采集在滿足實(shí)時(shí)管理的同 時(shí)帶來(lái)敏感信息的泄露的風(fēng)險(xiǎn)。因此為保證智能電網(wǎng)的實(shí)際可用性，需要設(shè)計(jì)具有匿名性 的電量統(tǒng)計(jì)方法。
[0003] 智能電網(wǎng)中的用戶隱私安全保護(hù)研究先進(jìn)仍處于起步階段中，目前關(guān)于智能電表 傳輸實(shí)時(shí)用電數(shù)據(jù)時(shí)的用戶隱私安全保護(hù)方案主要通過(guò)假名和數(shù)據(jù)加密來(lái)實(shí)現(xiàn)。假名可以 使用戶在智能電網(wǎng)中的身份匿名化。
[0004] Chim, T. W.等人在其論文"PASS:Privacy-preserving Authentication Scheme for Smart Grid Network，'（Smart Grid Communications (SmartGridComm) ,2011 IEEE International Conference on, Page (s) : 196-201)中公開(kāi)一種隱私保護(hù)認(rèn)證方法。該方 法的具體實(shí)施步驟是：第一，用戶注冊(cè)入網(wǎng)，第二，用戶為自己產(chǎn)生假名，第三，用戶對(duì)用電 信息簽名，第四，變電站驗(yàn)證簽名，第五，控制中心追蹤用戶。雖然，該方法使用假名使身份 匿名化，用同態(tài)加密和承諾及零知識(shí)證明實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密。但是，該方法仍然存在的不足之處 是：由于假名需要定期更換，導(dǎo)致電網(wǎng)維護(hù)復(fù)雜，由此帶來(lái)計(jì)算時(shí)間和存儲(chǔ)空間開(kāi)銷較大。
[0005] Fenjun Li 等在其論文 "Secure Information Aggregation for Smart Grids Using Homomorphic Encryption''(Smart Grid Communications (SmartGridComm), 2010Fir st IEEE International Conference on，Page (s) : 327-332)中提出了一種分布式增量數(shù)據(jù) 聚合方法。該方法包括構(gòu)造聚合樹(shù)和用同態(tài)加密實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)聚合兩部分。其中用同態(tài)加密實(shí) 現(xiàn)數(shù)據(jù)聚合的實(shí)施步驟是：第一步，智能電表判斷是否開(kāi)始聚合數(shù)據(jù)或等待觸發(fā)器被觸發(fā)； 第二步，進(jìn)行數(shù)據(jù)聚合，智能電表檢索需求的數(shù)據(jù)，用私鑰對(duì)其加密，加密結(jié)果作為本地輸 入；第三步，收集子節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合；第四步，將聚合結(jié)果發(fā)往目的節(jié) 點(diǎn)。該方法使用同態(tài)加密保護(hù)數(shù)據(jù)，利用承諾及零知識(shí)證明技術(shù)確保不泄露用戶實(shí)時(shí)用電 數(shù)據(jù)和多安全等級(jí)的數(shù)據(jù)傳輸與認(rèn)證。該方法的不足是，聚合器只能得到其所管轄區(qū)域的 用戶數(shù)據(jù)的總和，不能得到單個(gè)用戶的數(shù)據(jù)，不方便分析單個(gè)用戶的用電情況。當(dāng)對(duì)所傳數(shù) 據(jù)出現(xiàn)爭(zhēng)議時(shí)，不能找到信息源，不滿足可追蹤性。
[0006] 無(wú)錫賽思匯智科技有限公司申請(qǐng)的專利"一種智能電網(wǎng)的用電信息安全保護(hù)方 法、裝置及系統(tǒng)"（專利申請(qǐng)?zhí)枺篊N201310464345. 8,申請(qǐng)公布號(hào)：CN103544538A)。公開(kāi)了一 種智能電網(wǎng)的用電信息安全保護(hù)方法。該方法的實(shí)施步驟是：第一步，根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻，從預(yù) 置的用戶實(shí)際用電量集合和預(yù)置的電池剩余電量集合中選擇當(dāng)前用戶實(shí)際用電量集合和 當(dāng)前電池剩余電量集合；第二步，根據(jù)所述當(dāng)前用戶實(shí)際用電量集合、所述當(dāng)前電池剩余電 量集合、預(yù)置的噪音關(guān)鍵參數(shù)的集合和預(yù)置的噪音關(guān)鍵參數(shù)選擇概率集合，計(jì)算當(dāng)前噪音， 并要求電池產(chǎn)生相應(yīng)的值；第三步，根據(jù)所述當(dāng)前噪音，計(jì)算所述當(dāng)前時(shí)刻的用電信息是否 安全。雖然，該方法使用電池向真實(shí)的用電信息中加入電池的狀態(tài)所允許的二項(xiàng)噪音，進(jìn)而 根據(jù)真實(shí)的用電情況，優(yōu)化加入的二項(xiàng)噪音，最終獲取最優(yōu)的安全系數(shù)。但是，該方法仍然 存在的不足是，需預(yù)置噪音關(guān)鍵參數(shù)集合和噪音關(guān)鍵參數(shù)選擇概率集合在智能電表內(nèi)，所 需存儲(chǔ)空間較大。單次所需檢索計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)，不能適應(yīng)用戶與電網(wǎng)提供商之間頻繁的數(shù) 據(jù)交互。而且該方法沒(méi)有考慮所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)應(yīng)滿足的匿名性要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)存在的不足，針對(duì)智能電網(wǎng)中用戶用電數(shù)據(jù) 的實(shí)時(shí)收集，提出一種智能電網(wǎng)中具有隱私保護(hù)的實(shí)時(shí)電量收集方法。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在實(shí) 時(shí)用電數(shù)據(jù)收集過(guò)程中，保護(hù)用戶隱私，同時(shí)能夠查找出惡意的用電數(shù)據(jù)來(lái)源，很好地提高 了電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明具體步驟如下：
[0009] (1)系統(tǒng)初始化：
[0010] (la)可信機(jī)構(gòu)從整數(shù)域中任意選擇兩個(gè)大素?cái)?shù)p、q和一個(gè)隨機(jī)數(shù)g，并將p、q作 為兩個(gè)整數(shù)環(huán)的模，其中，2 512〈p，2512〈q，0〈g〈p ;
[0011] (lb)可信機(jī)構(gòu)利用公私鑰對(duì)生成方法，分別產(chǎn)生智能電表、樓宇網(wǎng)關(guān)、本地聚合器 的公私鑰對(duì)，并將這些公私鑰對(duì)分別發(fā)送給智能電表、樓宇網(wǎng)關(guān)、本地聚合器；
[0012] (2)入網(wǎng)前注冊(cè)：
[0013] (2a)用戶將個(gè)人身份信息出示給本地聚合器；
[0014] (2b)本地聚合器接收到用戶的身份信息后，將具有公私鑰和唯一身份編號(hào)信息的 智能電表發(fā)給該用戶，并將該用戶的身份信息和智能電表的唯一身份編號(hào)信息存儲(chǔ)在本地 聚合器的數(shù)據(jù)庫(kù)中；
[0015] (3)頒發(fā)入網(wǎng)許可證書(shū)：
[0016] (3a)智能電表用本地聚合器的公鑰，將該智能電表的唯一身份編號(hào)進(jìn)行加密，得 到加密后的密文及入網(wǎng)請(qǐng)求消息，智能電表將加密后的密文及入網(wǎng)請(qǐng)求消息發(fā)送給本地聚 合器；
[0017] (3b)本地聚合器接收到從智能電表發(fā)送的密文及入網(wǎng)請(qǐng)求消息后，利用入網(wǎng)許可 證書(shū)生成方法，產(chǎn)生一個(gè)入網(wǎng)許可證書(shū)，本地聚合器將該入網(wǎng)許可證書(shū)發(fā)送給智能電表，同 時(shí)將智能電表的唯一身份編號(hào)和入網(wǎng)許可證書(shū)存儲(chǔ)到本地聚合器的數(shù)據(jù)庫(kù)中；
[0018] (4)獲得安全參數(shù)：
[0019] (4a)智能電表將入網(wǎng)許可證書(shū)發(fā)給樓宇網(wǎng)關(guān)；
[0020] (4b)樓宇網(wǎng)關(guān)接收到入網(wǎng)許可證書(shū)后，利用入網(wǎng)許可證書(shū)驗(yàn)證方法，驗(yàn)證該入網(wǎng) 許可證書(shū)；
[0021] (4c)樓宇網(wǎng)關(guān)在模p整數(shù)環(huán)上任意選擇一個(gè)數(shù)，作為安全參數(shù)，并將該安全參數(shù) 發(fā)送給智能電表；
[0022] (5)轉(zhuǎn)發(fā)入網(wǎng)許可證書(shū)：
[0023] 樓宇網(wǎng)關(guān)將接收到的所有的入網(wǎng)許可證書(shū)轉(zhuǎn)發(fā)給本地聚合器；
[0024] (6)消息盲化：
[0025] (6a)本地聚合器接收到入網(wǎng)許可證書(shū)后，利用廣播消息的生成方法，產(chǎn)生廣播消 息，并將廣播消息發(fā)送給各個(gè)智能電表；
[0026] (6b)智能電表讀取當(dāng)前用戶的用電數(shù)據(jù)，利用消息盲化的方法，得到用戶的用電 數(shù)據(jù)盲化后的消息，將用戶的用電數(shù)據(jù)盲化后的消息發(fā)送給樓宇網(wǎng)關(guān)；
[0027] (7)消息簽名：
[0028] 樓宇網(wǎng)關(guān)接收到智能電表發(fā)送的消息后，利用消息簽名方法，得到用戶的用電數(shù) 據(jù)盲化后消息的簽名，并將該簽名和用戶的用電數(shù)據(jù)盲化后的消息發(fā)送給本地聚合器；
[0029] (8)恢復(fù)數(shù)據(jù)：
[0030] (8a)本地聚合器接收到從樓宇網(wǎng)關(guān)發(fā)來(lái)的消息后，利用消息去盲化的方法，得到 用戶的用電數(shù)據(jù)及用戶用電數(shù)據(jù)的盲簽名結(jié)果；
[0031] (8b)本地聚合器用樓宇網(wǎng)關(guān)的公鑰、智能電表的簽名參數(shù)，驗(yàn)證智能電表對(duì)用戶 用電數(shù)據(jù)的簽名是否正確，若正確，本地聚合器將用戶的用電數(shù)據(jù)、智能電表對(duì)用戶用電數(shù) 據(jù)的簽名值和智能電表的簽名參數(shù)記錄在本地聚合器的數(shù)據(jù)庫(kù)中；否則，本地聚合器將用 戶用電數(shù)據(jù)、智能電表對(duì)用戶用電數(shù)據(jù)的簽名值和智能電表的簽名參數(shù)舍棄。
[0032] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0033] 第一，由于本發(fā)明在智能電表給樓宇網(wǎng)關(guān)傳輸用戶用電數(shù)據(jù)時(shí)，使用盲簽名技術(shù) 對(duì)用戶用電數(shù)據(jù)進(jìn)行簽名，樓宇網(wǎng)關(guān)可以驗(yàn)證所轄區(qū)域用戶的身份合法性，但不能獲得用 戶的具體身份信息?？朔爽F(xiàn)有技術(shù)存在的不滿足用戶身份匿名性的缺點(diǎn)，使得本發(fā)明具 有在智能電網(wǎng)實(shí)時(shí)用電數(shù)據(jù)的采集過(guò)程中，對(duì)用戶身份信息保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。而且，本發(fā)明不需 要定期更新用戶的身份信息，克服了使用假名技術(shù)帶來(lái)的電網(wǎng)維護(hù)復(fù)雜和計(jì)算時(shí)間、存儲(chǔ) 空間開(kāi)銷較大的問(wèn)題，使得本發(fā)明具有電網(wǎng)維護(hù)簡(jiǎn)單，開(kāi)銷小的優(yōu)點(diǎn)。
[0034] 第二，由于本發(fā)明使用密鑰分發(fā)技術(shù)為每個(gè)用戶分發(fā)密鑰，搜集用戶用電信息時(shí) 對(duì)用戶信息逐一搜集，克服了現(xiàn)有技術(shù)不滿足可追蹤性的缺點(diǎn)，使得本發(fā)明具有在出現(xiàn)爭(zhēng) 議時(shí)本地聚合器可對(duì)用戶身份信息進(jìn)行追蹤的優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035] 圖1為本發(fā)明可信中心、本地聚合器、樓宇網(wǎng)關(guān)、智能電表的關(guān)系圖；
[0036] 圖2為本發(fā)明的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0037] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
[0038] 參照附圖1，本發(fā)明所涉及到的可信中心、本地聚合器、樓宇網(wǎng)關(guān)、智能電表的關(guān)系 與功能如下。
[0039] 本發(fā)明的智能電表負(fù)責(zé)周期性地記錄用戶的實(shí)時(shí)用電數(shù)據(jù)，并將這些實(shí)時(shí)用電數(shù) 據(jù)周期性地傳輸給上一級(jí)處理器。樓宇網(wǎng)關(guān)為智能電表和本地聚合器之間提供信息交互接 口。本地聚合器負(fù)責(zé)為智能電表頒發(fā)入網(wǎng)許可證書(shū)，為用戶分發(fā)智能電表，搜集樓宇網(wǎng)關(guān)發(fā) 來(lái)的用戶數(shù)據(jù)?？尚胖行呢?fù)責(zé)為電網(wǎng)各實(shí)體產(chǎn)生安全參數(shù)及公私鑰。
[0040] 智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸采用分級(jí)結(jié)構(gòu)，智能電表是最低級(jí)的處理器，將搜集來(lái)的數(shù)據(jù) 傳給上一級(jí)。樓宇網(wǎng)關(guān)是智能電表的上一級(jí)處理器，將接收到的數(shù)據(jù)傳給它的上一級(jí)。本 地聚合器是樓宇網(wǎng)關(guān)的上一級(jí)處理器?？尚胖行呐c智能電表、樓宇網(wǎng)關(guān)、本地聚合器構(gòu)成的 分級(jí)結(jié)構(gòu)相對(duì)獨(dú)立。
[0041] 參照附圖2,本發(fā)明的具體步驟如下。
[0042] 步驟1，系統(tǒng)初始化。
[0043] 可信機(jī)構(gòu)從整數(shù)域中任意選擇p、q、g三個(gè)數(shù)作為系統(tǒng)參數(shù)，并將p、q作為兩個(gè)整 數(shù)環(huán)的模，其中P，q表示兩個(gè)不同的大素?cái)?shù)，2512〈p，2512〈q，g表示模為p的整數(shù)環(huán)中q階 的一個(gè)隨機(jī)數(shù)，*表示整數(shù)環(huán)中不包含0。
[0044] 按照下式，可信機(jī)構(gòu)分別為智能電表、樓宇網(wǎng)關(guān)、本地聚合器產(chǎn)生不同的公私鑰 對(duì)，并將這些公私鑰對(duì)分別發(fā)給智能電表、樓宇網(wǎng)關(guān)、本地聚合器：
[0045]

【權(quán)利要求】
1. 一種智能電網(wǎng)中具有隱私保護(hù)的實(shí)時(shí)電量收集方法，包括以下步驟： (1) 系統(tǒng)初始化： (la) 可信機(jī)構(gòu)從整數(shù)域中任意選擇兩個(gè)大素?cái)?shù)p、q和一個(gè)隨機(jī)數(shù)g，并將p、q作為兩 個(gè)整數(shù)環(huán)的模，其中，2512〈p，2 512〈q，0〈g〈p ; (lb) 可信機(jī)構(gòu)利用公私鑰對(duì)生成方法，分別產(chǎn)生智能電表、樓宇網(wǎng)關(guān)、本地聚合器的公 私鑰對(duì)，并將這些公私鑰對(duì)分別發(fā)送給智能電表、樓宇網(wǎng)關(guān)、本地聚合器； (2) 入網(wǎng)前注冊(cè)： (2a)用戶將個(gè)人身份信息出示給本地聚合器； (2b)本地聚合器接收到用戶的身份信息后，將具有公私鑰和唯一身份編號(hào)信息的智能 電表發(fā)給該用戶，并將該用戶的身份信息和智能電表的唯一身份編號(hào)信息存儲(chǔ)在本地聚合 器的數(shù)據(jù)庫(kù)中； (3) 頒發(fā)入網(wǎng)許可證書(shū)： (3a)智能電表用本地聚合器的公鑰，將該智能電表的唯一身份編號(hào)進(jìn)行加密，得到加 密后的密文及入網(wǎng)請(qǐng)求消息，智能電表將加密后的密文及入網(wǎng)請(qǐng)求消息發(fā)送給本地聚合 器； (3b)本地聚合器接收到從智能電表發(fā)送的密文及入網(wǎng)請(qǐng)求消息后，利用入網(wǎng)許可證書(shū) 生成方法，產(chǎn)生一個(gè)入網(wǎng)許可證書(shū)，本地聚合器將該入網(wǎng)許可證書(shū)發(fā)送給智能電表，同時(shí)將 智能電表的唯一身份編號(hào)和入網(wǎng)許可證書(shū)存儲(chǔ)到本地聚合器的數(shù)據(jù)庫(kù)中； (4) 獲得安全參數(shù)： (4a)智能電表將入網(wǎng)許可證書(shū)發(fā)給樓宇網(wǎng)關(guān)； (4b)樓宇網(wǎng)關(guān)接收到入網(wǎng)許可證書(shū)后，利用入網(wǎng)許可證書(shū)驗(yàn)證方法，驗(yàn)證該入網(wǎng)許可 證書(shū)； (4c)樓宇網(wǎng)關(guān)在模p整數(shù)環(huán)上任意選擇一個(gè)數(shù)，作為安全參數(shù)，并將該安全參數(shù)發(fā)送 給智能電表； (5) 轉(zhuǎn)發(fā)入網(wǎng)許可證書(shū)： 樓宇網(wǎng)關(guān)將接收到的所有的入網(wǎng)許可證書(shū)轉(zhuǎn)發(fā)給本地聚合器； (6) 消息盲化： (6a)本地聚合器接收到入網(wǎng)許可證書(shū)后，利用廣播消息的生成方法，產(chǎn)生廣播消息，并 將廣播消息發(fā)送給各個(gè)智能電表； (6b)智能電表讀取當(dāng)前用戶的用電數(shù)據(jù)，利用消息盲化的方法，得到用戶的用電數(shù)據(jù) 盲化后的消息，將用戶的用電數(shù)據(jù)盲化后的消息發(fā)送給樓宇網(wǎng)關(guān)； (7) 消息簽名： 樓宇網(wǎng)關(guān)接收到智能電表發(fā)送的消息后，利用消息簽名方法，得到用戶的用電數(shù)據(jù)盲 化后消息的簽名，并將該簽名和用戶的用電數(shù)據(jù)盲化后的消息發(fā)送給本地聚合器； (8) 恢復(fù)數(shù)據(jù)： (8a)本地聚合器接收到從樓宇網(wǎng)關(guān)發(fā)來(lái)的消息后，利用消息去盲化的方法，得到用戶 的用電數(shù)據(jù)及用戶用電數(shù)據(jù)的盲簽名結(jié)果； (8b)本地聚合器用樓宇網(wǎng)關(guān)的公鑰、智能電表的簽名參數(shù)，驗(yàn)證智能電表對(duì)用戶用電 數(shù)據(jù)的簽名是否正確，若正確，本地聚合器將用戶的用電數(shù)據(jù)、智能電表對(duì)用戶用電數(shù)據(jù)的 簽名值和智能電表的簽名參數(shù)記錄在本地聚合器的數(shù)據(jù)庫(kù)中；否則，本地聚合器將用戶用 電數(shù)據(jù)、智能電表對(duì)用戶用電數(shù)據(jù)的簽名值和智能電表的簽名參數(shù)舍棄。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能電網(wǎng)中具有隱私保護(hù)的實(shí)時(shí)電量收集方法，其特征 在于，步驟（lb)所述的公私鑰生成方法如下： 第一步，從模q整數(shù)環(huán)< 中隨機(jī)選擇一個(gè)數(shù)X作為私鑰，其中，q表示一個(gè)大于2512的 大素?cái)?shù)，*表示整數(shù)環(huán)中不包含〇 ; 第二步，按照下式，計(jì)算與所選的私鑰對(duì)應(yīng)的公鑰： y = gxmodp 其中，y表示公鑰，X表示私鑰，g表示整數(shù)環(huán)z;中q階的一個(gè)隨機(jī)數(shù)，Z丨表示模為p的 整數(shù)環(huán)，*表示整數(shù)環(huán)中不包含〇, mod表示模操作，p表示一個(gè)大于2512的大素?cái)?shù)，q表示一 個(gè)大于2512的大素?cái)?shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能電網(wǎng)中具有隱私保護(hù)的實(shí)時(shí)電量收集方法，其特征 在于，步驟（3b)中所述入網(wǎng)許可證書(shū)的產(chǎn)生方法，按照如下步驟進(jìn)行： 第一步，本地聚合器接收到智能電表發(fā)送的密文及入網(wǎng)請(qǐng)求消息后，利用本地聚合器 的私鑰將密文進(jìn)行解密，得到智能電表的唯一身份編號(hào)； 第二步，本地聚合器在智能電表的唯一身份編號(hào)與智能電表的公鑰所構(gòu)成的列表中， 查找與該唯一身份編號(hào)所對(duì)應(yīng)的公鑰； 第三步，本地聚合器用本地聚合器的私鑰，對(duì)所查找到的唯一身份編號(hào)所對(duì)應(yīng)的公鑰 進(jìn)行簽名，將簽名結(jié)果作為入網(wǎng)許可證書(shū)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能電網(wǎng)中具有隱私保護(hù)的實(shí)時(shí)電量收集方法，其特征 在于，步驟（4b)中所述入網(wǎng)許可證書(shū)驗(yàn)證方法的步驟如下： 第一步，樓宇網(wǎng)關(guān)查找公鑰列表，得到本地聚合器的公鑰； 第二步，樓宇網(wǎng)關(guān)利用本地聚合器的公鑰，驗(yàn)證本地聚合器的簽名是否成立，若成立， 則該入網(wǎng)許可證書(shū)合法，否則，該入網(wǎng)許可證書(shū)不合法。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能電網(wǎng)中具有隱私保護(hù)的實(shí)時(shí)電量收集方法，其特征 在于，步驟（6a)中所述廣播消息生成方法的步驟如下： 第一步，本地聚合器在入網(wǎng)許可證書(shū)與智能電表的唯一編號(hào)所構(gòu)成的列表中，查找與 該入網(wǎng)許可證書(shū)所對(duì)應(yīng)的智能電表的唯一編號(hào)； 第二步，本地聚合器從模q整數(shù)環(huán)^中隨機(jī)選擇不同的兩個(gè)數(shù)K1和K2作為盲因子生成 參數(shù)，結(jié)合智能電表的唯一編號(hào)，按照下式，生成廣播消息：
其中，B表示本地聚合器的廣播消息，g(z)表示一個(gè)構(gòu)造函數(shù)，g(z) = (z-numj (z-num2)…（z-numN)，z表示接收廣播消息B的智能電表的唯一身份編號(hào)，nunii表示第i個(gè) 智能電表的唯一身份編號(hào)，(KKkq，0〈K 2〈q，q表不一個(gè)大于2512的大素?cái)?shù)，*表不整數(shù)環(huán)中不 包含0。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能電網(wǎng)中具有隱私保護(hù)的實(shí)時(shí)電量收集方法，其特征 在于，步驟（6c)中所述的消息盲化的方法的步驟如下： 第一步，智能電表將唯一身份編號(hào)代入本地聚合器的廣播消息中的構(gòu)造函數(shù)，計(jì)算兩 個(gè)盲因子生成參數(shù)K1和κ2; 第二步，按照下式，智能電表計(jì)算盲化消息時(shí)所需的兩個(gè)盲因子：
其中，α和β分別表示智能電表盲化消息時(shí)所需的兩個(gè)盲因子，Η表示哈希函數(shù)，Κ1 和Κ2表不兩個(gè)盲因子生成參數(shù)，(KKkq，0〈K2〈q，q表不一個(gè)大于2512的大素?cái)?shù)，ηιιη^表不第 i個(gè)智能電表的唯一身份編號(hào)； 第三步，按照下式，智能電表計(jì)算簽名參數(shù)：
其中，r表示簽名參數(shù)，m表示用戶的用電信息，g表示整數(shù)環(huán)中的一個(gè)元素，〇〈g〈p， <表示模為p的整數(shù)環(huán)，*表示整數(shù)環(huán)中不包含0，R表示安全參數(shù)，α和β表示兩個(gè)盲因 子，mod表示模操作，ρ表示大于2 512的大素?cái)?shù)； 第四步，按照下式，智能電表計(jì)算用戶的用電數(shù)據(jù)盲化后的消息：
其中，Μ表示用戶用電數(shù)據(jù)盲化后的消息，r表示簽名參數(shù)，β表示盲因子。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能電網(wǎng)中具有隱私保護(hù)的實(shí)時(shí)電量收集方法，其特征 在于，步驟（7)中所述的消息簽名方法是指，按照下式，樓宇網(wǎng)關(guān)計(jì)算樓宇網(wǎng)關(guān)對(duì)用戶的用 電數(shù)據(jù)盲化后消息的簽名值：
其中，t表示樓宇網(wǎng)關(guān)對(duì)用戶的用電數(shù)據(jù)盲化后消息的簽名值，Μ表示用戶用電數(shù)據(jù)盲 化后的消息，xb表示樓宇網(wǎng)關(guān)的私鑰，Κ表示整數(shù)環(huán)中的一個(gè)隨機(jī)數(shù)，<表示模為q的整
數(shù)環(huán)，*表示整數(shù)環(huán)中不包含0, mod表示模操作，q表示大于2512的大素?cái)?shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能電網(wǎng)中具有隱私保護(hù)的實(shí)時(shí)電量收集方法，其特征 在于，步驟（8a)中所述消息去盲化方法的步驟如下： 第一步，本地聚合器從本地聚合器數(shù)據(jù)庫(kù)中查找智能電表的唯一身份編號(hào)與智能電表 的入網(wǎng)許可證書(shū)所構(gòu)成的列表，得到該入網(wǎng)許可證書(shū)所對(duì)應(yīng)的唯一身份編號(hào)； 第二步，本地聚合器用盲因子生成參數(shù)K\K2和智能電表的唯一身份編號(hào)，按照權(quán)利要 求6所述的盲因子計(jì)算方法，計(jì)算智能電表盲化消息時(shí)所用的盲因子； 第三步，按照下式，本地聚合器計(jì)算智能電表對(duì)用戶用電數(shù)據(jù)的簽名值：
其中，s表示智能電表對(duì)用戶用電數(shù)據(jù)的簽名值，t表示樓宇網(wǎng)關(guān)對(duì)用戶的用電數(shù)據(jù)盲 化后消息的簽名值，ct和β表不智能電表盲化消息時(shí)用的盲因子； 第四步，按照下式，本地聚合器計(jì)算智能電表的簽名參數(shù)：
其中，r表不智能電表的簽名參數(shù)，Μ表不用戶用電數(shù)據(jù)盲化后消息，β表不智能電表 盲化消息時(shí)所用的盲因子； 第五步，按照下式，本地聚合器計(jì)算用戶的用電數(shù)據(jù)：
其中，m表示用戶用電數(shù)據(jù)，r表示智能電表的簽名參數(shù)，g表示整數(shù)環(huán)Ζ;中的一個(gè)隨機(jī) 數(shù)，
表示模為P的整數(shù)環(huán)，*表示整數(shù)環(huán)中不包含〇, R表示安全參數(shù)，α和β表示智能 電表盲化消息時(shí)所用的兩個(gè)盲因子，mod表不模操作，ρ表不大于2512的大素?cái)?shù)。
【文檔編號(hào)】H04L9/08GK104219056SQ201410471499
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月16日
【發(fā)明者】陳杰, 張躍宇, 時(shí)俊萍, 劉捃峰, 張倩, 趙臻, 陳若昕, 周華 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)